ADS 電路包絡(luò)仿真復(fù)習(xí)過程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ADS 電路包絡(luò)仿真實驗八、電路包絡(luò)仿真概述這節(jié)主要講述了電路包絡(luò)(CircuitEnvelop)仿真的基礎(chǔ)。針對輸入信號是脈沖或諸如GSM、CDMA調(diào)制信號，對輸出信號作時域和頻域仿真。任務(wù)運用一個特性放大器，設(shè)置電路包絡(luò)與仿真試驗仿真參數(shù)測試失真使用解調(diào)元件和方程仿真具有GSM信號的1900MHz放大器作出載波和基帶信號數(shù)據(jù)圖形在頻域和時域?qū)?shù)據(jù)組進行操作目錄創(chuàng)建一個PtRF源和特性放大器(behavioralAmp)133設(shè)置包絡(luò)仿真控制器133仿真并作出時域響應(yīng)圖134在特性放大器中加入失真13

2、5設(shè)置一個解調(diào)器和一個GSM源137設(shè)置帶變量的包絡(luò)仿真138仿真并對解調(diào)結(jié)果作圖138用一個濾波器對相位失真進行仿真139仿真并作出輸入和輸出調(diào)制曲線140對具有GSM的amp_1900源進行仿真140作出GSM信號數(shù)據(jù)和頻譜圖141選作信道功率計算145步驟1創(chuàng)建一個PtRF源和特性放大器（behavioralAmp）。a在amp_1900任務(wù)中，新建一原理圖并以ckt_env_basic命名用下面的步驟建立一個電路圖，如一下圖所示。b從system-AmpMixers面板中，調(diào)出一個特性放大器（Amplifier）。如下圖設(shè)置S參數(shù)：S21=l0dB，其相位為0度（dB和相位用逗號分開）

3、。S11和S22是-50dB（回波損失或失配衰減）和0度相位。最后，S12也被設(shè)置為0，表明沒有反向泄漏（reverseleakage)。確保對S21，S11和S22使用dbpolar函數(shù)，如下圖所示。備注：dbpolar函數(shù)是一個把幅度以dB和極化角為度表示的復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成用實部和虛部表示復(fù)數(shù)的函數(shù)。c插入一個PtRF-Pulse己調(diào)制源，并設(shè)置功率為P=dbmtow(0）和Freq=900MHz，同時，編輯下列設(shè)置并確保每一個設(shè)置的display框都打了勾：OffRatio（超比率）=0,Delay（時延）=0ns，Risetime（上升時間）=5ns,Falltime（下降時間）=10ns，

4、PulseWidth（脈沖寬度）=30ns和Period（周期）=100ns。d插入一個50電阻，其節(jié)點名、接地和導(dǎo)線如上圖所示。2設(shè)置包絡(luò)仿真控制器a插入一個控制器并設(shè)置計算頻率為900MHz，Order=l。隨后，你將加入失真和增加次數(shù)（order）。b設(shè)置stop=50ns.這個時間完全滿足看到整個脈沖寬度，包括上升、下降時間和延遲。c設(shè)置step=lns。這就表明信號每lns就進行一次抽樣，所以總共有51個數(shù)據(jù)采樣點。3.仿真并作出時域響應(yīng)圖a仿真并查看狀態(tài)窗口，你可看到程序在每個時間間隔都要計算一次直到50ns得到最后一個結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示打開以后，在矩形圖中作出Vin和Vout。使其作

5、為時域中載波的幅度。b同時，用Advanced按鈕加入第二條軌跡并鍵入表達式ts（Vout)，這將形成一個復(fù)合波形。在另外兩個軌跡中，索引1給出了900MHz載波的幅度。c放兩個Marker標記在圖中，驗證上升時間為5ns。d在一個單獨的圖中，再加入Vout（時域）的幅度。現(xiàn)在，編輯圖形，選擇需要的軌跡并用TraceOption去掉索引1使其表達式為：mag（Vout）。同時，用PlotOptions關(guān)閉X軸自動刻度功能（X-axisAutoScale）。對中間的軌跡，設(shè)置X軸范圍從600MHz到1200MHz,如下圖所示。通過去掉索引值，你可以得到頻域中基波的幅度。增長箭頭代表在上升時間(5

6、ns)內(nèi)脈沖載波增長的幅度。e下一步驟，插入一個列表（list）。當對話框出現(xiàn)時，按Advanced按鈕并輸入表達式：what(Vout)，點擊OK后你將看到對于Vout的依從屬性。其目的是為了表明在電路包絡(luò)數(shù)據(jù)中存在時域和頻域兩種形式。兩個頻率0（dc)和900MHz有51個時間點。矩陣尺寸（MatrixSize)為11矩陣(ADS稱為標量)為參考，且數(shù)據(jù)是復(fù)數(shù)（900IMHz的幅度和相位）。同時，mix表格包含了所有數(shù)據(jù)。請試一試調(diào)入Mix表格并禁用表格格式來看其結(jié)果。f回到前面，設(shè)置時間間隔為10ns并仿真?，F(xiàn)在，觀察你的曲線在低于取樣時發(fā)生的變化。當時間間隔大于上升時間，你得到的載波并

7、不是正常的包絡(luò)。在圖上，X軸范圍已經(jīng)變大，同時Marker位于0和10ns兩點。4在特性放大器中加入失真a編輯放大器：設(shè)置增益壓縮功率(GainCompressionPower）=5（單位默認為dBm），增益壓縮（GainCompression)=1dB,這些值僅僅用來表明這些設(shè)置起的作用，請確保這些設(shè)置處于顯示狀態(tài)。b設(shè)置CE（電路包絡(luò)）控制器的Order=5并保持時間隔為10ns。同時設(shè)置源的輸入功率為l0dBm：dBmtow（10）。c仿真并察看數(shù)據(jù)。如果自動圖形范圍調(diào)整功能(autoscalar)打開，時域圖將被調(diào)整。在頻域圖上，設(shè)置x軸回到原來的自動刻度并如圖放置Marker，在放置

8、點由于放大器失真產(chǎn)生很大的奇次諧波（異相求和一summingout-of-phase）。在包絡(luò)振幅里，這個值比Vin或Vout的幅度小。同時，因為取樣很粗糙，包絡(luò)形狀不是很精確。d設(shè)置時間間隔為1ns并再次仿真。刷新后，圖形展示了正確的包絡(luò)。但是Vin和Vout仍舊比包絡(luò)幅度大，這是由于壓縮的原因。為了證實這點，插入一個Vout的列表并且禁用（Suppress)TableFormat。然后下拉滾動條至5ns數(shù)據(jù)處?，F(xiàn)在，你能看到3次諧波相位相差180，使得包絡(luò)幅度小于基頻幅度。5設(shè)置一個解調(diào)器和一個GSM源關(guān)于GSM調(diào)制：這是一種載波（典型值為900MHz）的相位調(diào)制，在這兒相位的變化表示為1

9、或0。a從Source-Modulated(調(diào)制源）面板中，調(diào)出一個GSM源并在B點輸出端輸入管腳標注（節(jié)點名）bit_out如下圖所示。它看上去似乎沒有連接好，但這是正確的。同時，設(shè)置源F0=900M且Power=dbtow（10）。同時，去掉壓縮GainCompPower=（Blank）。b進入System-Mod/Demod面板并在原理圖上放入兩個解調(diào)器（demodulators）：FM_DemodTuned，如下圖所示。設(shè)置兩個解調(diào)器的Fnom為90OMHz。同時對每個輸出端進行標注：fm_demod_in和fm_demod_out,如下圖所示。這些將用來觀察被解調(diào)的GSM信號（基帶）

10、。關(guān)于解調(diào)器的備注在這個例子中你可以用相位解調(diào)器，但是使用調(diào)頻解調(diào)器會更容易。如果設(shè)計解調(diào)器，可以運用這種典型的設(shè)計來測試電路。另外，可以參照Example目錄中的modulator/demodulator（調(diào)制解調(diào)器）仿真的例子。6設(shè)置帶變量的包絡(luò)仿真a在原理圖中插入一個VAR(變量）方程并設(shè)置stop和step時間，調(diào)制帶寬(BW)大約為270KHz,如下圖所示。其中變量：t_stop設(shè)置為大約l00s。用BW值作為分母很方便但并非必須。取樣率t_step為BW的5倍。同時請注意ADS默認的包絡(luò)時間單元（秒）不是特定的。7仿真并對解調(diào)結(jié)果作圖a以數(shù)據(jù)組名ckt_env_demod仿真。b你

11、前面的圖并未建立顯示該數(shù)據(jù)的設(shè)置。因此，可在同一個數(shù)據(jù)顯示的獨立的圖中用一個新的數(shù)據(jù)組名來保存數(shù)據(jù)。作出兩個FM節(jié)點的圖作為時域基帶信號(Basebandsignalinthetimedomain）。這些軌跡將是實數(shù)，索引值為0。解調(diào)器只有在基帶（類似dc元件）才輸出信號。請注意因為沒有失真所以兩條曲線是一樣的。c在一個獨立圖表中，作出bits_out的實部。除了一些延遲，你應(yīng)該看到001101010010的樣式圖。8用一個濾波器對相位失真進行仿真a在放大器中，設(shè)置GainCompPower(增益壓縮功率）)為5（即放大器輸出功率為5dBm)同時設(shè)置GainComp=1dB。b確認GSM源功率

12、設(shè)置為l0dBm。c在放大器和源之間插入一個Butterworth（巴特沃斯）帶通濾波器，如下圖所示。這樣因為只有窄帶信號能通過放大器，所以這將造成一些失真，同時所有信號都能通過第一個解調(diào)器。d改變t_step為270KHz帶寬的10倍：t_step=l/（10*270e3）。e改變t_step分子為50（200us）：t-stop=50/（270e3）。9仿真并作出輸入和輸出調(diào)制曲線你的圖形應(yīng)該顯示與下圖相似的從輸入到輸出的失真和時延。10對具有GSM的amp_1900源進行仿真a打開先前的原理圖設(shè)計：hb_2Tone,并以一個新的名稱：ckt_env_gsm保存。b刪除以前所有的仿真控制器

13、、變量等。通過以下方式修改原理圖：1）插入一個Envelopeconroller（包絡(luò)控制器），2)插入一個PtRF_GSM源，3)按下圖創(chuàng)建VAR。仿真元件和變量與最近一次包絡(luò)設(shè)計相似。因此，你可以在原理圖上用Edit)Copy/Past創(chuàng)拷貝粘貼）命令完成。同時確保bit_out節(jié)點在GSM源上。關(guān)于CE（電路包絡(luò)）值設(shè)置的備注：在本次仿真中，200us的t_stop（是前一次仿真的兩倍）將給出一個更好的頻譜分辨結(jié)果。將t_step設(shè)置為帶寬（BW)（270.833KHz）的整數(shù)倍。總的來說，這樣設(shè)置并不是必需的，但這可以讓你對頻率的相位有一個準確的計算。同時，CE的開始時間（startt

14、ime）的默認值都是0秒，這個一般不要改動。如要查看該設(shè)置，用Display欄并打開Start。c檢查你的設(shè)置，然后仿真并查看狀態(tài)窗口。11作出GSM信號數(shù)據(jù)和頻譜圖a在數(shù)據(jù)顯示中，插入一個Vout列表，同時用PlotOptions設(shè)置Engineering的格式并勾上TransposeData,如右圖所示。現(xiàn)在，你可以看到在每個時間間隔CE計算每個頻點的值。滾動(Scroll）到最后你可以在最后一個t_stop時間點看到最后一個點的值。b用Kaiser窗口作出Vout的dBm載波頻譜數(shù)據(jù)圖。放置兩個Marker在GSM帶寬（大約270kHz）兩邊來測量Bw。這是中心頻率附近的輸出頻譜。Kai

15、ser窗口將保證每一個和最后一個時間數(shù)據(jù)點為0；這會改善所計算頻譜的動態(tài)范圍，同時一降低噪聲基底。關(guān)于混頻器的CE的備注通過對話框在缺省狀態(tài)下Kaiser窗觀察頻譜數(shù)據(jù)。它假設(shè)載波索引值是1。但是對于一個混頻器，你需要編輯軌跡并用正確的索引值代替1。正確的索引值來自于你的IF或RF頻率的Mix表。c在Vout圖中，插入Vin(相同的數(shù)據(jù)格式類型）并用Markers來驗證增益是否大約為35dB。這和以前用理想的Gummel-Poon模型對amp_1900仿真的結(jié)果相符合。d插入另外的兩個圖：一個包括所有時間點的Vout1和一個時域Vout幅度的矩形圖，如下圖所示。正如你所看到的，兩個圖的振幅幅度

16、大小沒有什么變化。對于GSM來說，這說明因為GSM是相位調(diào)制，放大器對于基帶只增加很小或是沒有失真。e再插入另外兩個圖：一個是Vout的相位，這是為了看清在200ns內(nèi)相位的變化。注意到相位圓的y軸是從0到土180（類似一個網(wǎng)絡(luò)分析儀）。同時，插入一個bits_out數(shù)據(jù)圖，這些是從源出來的一些原始數(shù)據(jù)。下面的步驟中，你將操作這些數(shù)據(jù)并得出兩者之間的關(guān)系。f一個方程能對數(shù)據(jù)解調(diào)。如圖所示在baseband.方程中，unwrap函數(shù)的功能是從絕對相位中去掉士180度的轉(zhuǎn)化格式。diff函數(shù)將區(qū)分展開的(unwrapped)傾斜度。除以360將以Hz表示數(shù)值。這個解調(diào)輸出是必要的。寫出方程并作出如

17、下圖形。g在基帶(basedband)圖中，加入一條時域的bit_out曲線。它將在0附近，除非你編輯曲線（editthetrace），如下圖所示。進入PlotAxes欄并對這條新曲線選擇RightY-axis（y軸在右側(cè)）。h下一步，在PlotOptions中，去掉白動刻度并重置右邊y軸從-1.25到1.25。最后，在圖上X軸上直接鍵入光標并輸入+10us然后回車來產(chǎn)生10us的延遲，如下圖所示。10us的移動是通過放大器產(chǎn)生的延遲?，F(xiàn)在，你應(yīng)該對輸入到輸出基帶有一個完全的比較了。關(guān)于數(shù)據(jù)的備注：你可以劃線表示基帶信號可能的狀態(tài)并直接在圖上標示狀態(tài)（00，01，10，11），如圖所示。i保存所有的作業(yè)。到這個實驗過程為止，你己經(jīng)了解了所有ADS的基本知識，在最后一個練習(xí)實驗中，你將把所有電路綜合進行最后測試。12選作信道功率計算a在數(shù)據(jù)目錄中新建一頁，PageNewPage,并按下圖命名。b用ADS的channel_power函數(shù)，寫兩個方程式計算頻譜中的功率。第一個方程限制、定義了調(diào)制帶寬。第二個方程式channel_pur使用了ADS的channel_power_vr函數(shù),這里，vr表示在計算中使用的是電壓而不是電流。方程中Vout1是1900MHz的頻點。同時，50是系統(tǒng)